产品研发(R&D)

返工与可靠性:越简单越好!

返工与可靠性:越简单越好!

经过回流焊或波峰焊之后的电路板不一定会保持完好如初。扔掉只有一、两个缺陷的电路板从经济的角度上讲非常不划算,所以要对有缺陷的电路板进行返工。就返工而言,最好的做法是“越简单越好”,尤其是助焊剂越少越好。在返工时使用的助焊剂要尽可能少,就像过去Brylcreem 公司的广告词“只要一点点就好”。

在返工时使用的液态助焊剂通常是用涂敷器的尖端来涂布,这样做可以毫不费力地把几微升的助焊剂涂布到焊点上。使用细小尖端的小挤压瓶也很好用。焊膏或凝胶助焊剂可以用很小的注射器涂布;用很小的涂敷器尖端保证只把一丁点儿的助焊剂涂布到返工位置上。当然,不需要任何其他的用于辅助的助焊剂,只使用免清洗助焊剂芯焊丝进行免清洗返工,才是最可靠的电化学方法。因为只有当焊丝熔化后助焊剂才能流动,所以焊丝中的助焊剂芯需要经过适当加热才能释放出活性。此外,因为助焊剂芯的主要成分是松香或树脂,而且他们都是硬的,所以所有剩余的活化剂都将包裹在助焊剂残渣中。免清洗助焊剂芯一般是浅色的、呈玻璃状,看上去很像化妆品。

大部分低固含量免清洗助焊剂必须暴露在焊接温度下才开始释放活性。这些助焊剂的活化剂系统包含有机酸,能够清除氧化物并湿润焊锡。只要这些有机酸在高温下暴露的时间足够长,活化剂就会挥发并逐渐消失。如果这种情况没有发生,未经过加热或加热不足的助焊剂残留物就会导致出现电化学故障,例如腐蚀、绝缘电阻变小,在所有这些故障中,最糟糕的情况是出现电化学迁移(图1)。如果把太多的助焊剂涂布到某个返工位置上,部分助焊剂可能会流到该电路板上与返修位置相邻的元件,而这些元件不会暴露在焊接工具的高温下。当我们使用大的挤压瓶用粗的尖端涂布助焊剂时,这种情况经常会发生。在没有经过加热的助焊剂的表面绝缘电路(SIR)中所有这些峰值都是由导体之间形成的树晶枝引起的。

订阅杂志查看配图

那么,没有经过加热的助焊剂残留物(和其他污染物)是如何引发电化学问题的呢?图2 以图的形式说明这些失效机制。许多助焊剂残留物会吸湿,它们从空气中吸收水分。这就会在电路板上形成电解质薄膜。这种电解质薄膜的出现,会让小电流以不同电压在导体间流动,减少电路板表面的绝缘电阻(SIR)。在某些情况下,这种小电流可能会引起电解腐蚀,它会从正偏压导体开始溶解金属。这基本上不会使导体被全部腐蚀掉,并变成开路电路。这还可以在电解质薄膜中得到金属离子。现在,最糟糕且最具破坏性的故障是电化学迁移(ECM)。由于两个导体间存在电场,因此电解质薄膜中的金属离子会迁移到阴极或负偏压导体上。金属的阳离子到达阴极时,会吸引一些电子,使它们沉积在导体上。这种沉积通常发生在能量高的位置,导致形成树状结构,这也被称为树枝晶。这些树枝晶会沿着各个方向生长,一直到达正偏压导体,从而引起短路。这些树枝晶很脆,当加热电阻的电流流过薄的导体时, 它就会被破坏。从图1中可以看到噪声是由于这些树枝晶的反复形成和断裂而产生的。

只有J-STD-004B-L0 型和J-STD-004B–L1 型助焊剂可以用于免清洗返工;包含一些松香或者类似包封起来的树脂的助焊剂甚至会更好些,例如ROL0 和REL1。助焊剂中的松香或树脂会变硬,这有助于包裹没有完全加热的活化剂。

有些电路组装人员使用异丙醇或另一种溶剂清洗返工区域。对于免清洗材料的返工,这往往是出于美观的考虑,但是这种做法很可能会损害电路板的电化学可靠性,而且不会带来什么好处。根据免清洗助焊剂的设计,残留在电路板上的助焊剂不会带来任何问题。斑污清洗只是把返工位置周围的斑污清洗掉。对于经常需要清洗的电路板,不建议用斑污清洗的方法清洗返工区域。应该使用可水洗的助焊剂来返工这类电路板,而且要通过常规的水洗工艺再次清洗,保证把所有的返工助焊剂都从电路板上完全清洗掉。由于在一些助焊剂残留物上覆盖涂层可能比不涂上涂层更糟糕,如果完成组装的电路板要涂敷保形涂层,这一点特别重要。

总之,在返工电路板后,要非常小心,不要在电路板上留下过多的助焊剂残留物或没有经过正确加热的助焊剂残留物,否则,你会遇到更多问题。

本文最终解释权归SMT China所有。我们致力分享和推广行业创新。如果您喜爱本文,敬请关注SMT China获得更多精彩资讯。